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(共37张PPT)
第1节
细胞膜的结构和功能
第三章 细胞的基本结构
细胞壁
细胞膜
第1节 细胞膜的结构和功能
细胞质
细胞质基质
细胞器
第2节 细胞器之间的分工作
细胞核
第3节 细胞核的结构和功能
植物细胞亚显微结构模式图
一、细胞膜成分的探究
1.欧文顿（E.Overton）实验：
我是欧文顿，经过上万次
实验我发现……
细胞膜
非脂溶性物质
脂溶性物质
相似相溶原理
思考: 你从欧文顿的实验现象能得到的结论是什么？
细胞膜是由脂质组成的。
一、细胞膜成分的探究
2.对细胞膜进行成分分析：
【资料】科学家利用动物的卵细胞、红细胞、神经细胞等作为研究材料，并利用哺乳动物成熟红细胞，通过一定的方法制备出纯净的细胞膜。
细胞膜化学分析表明：脂质有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多
思考: 为什么选择哺乳动物成熟红细胞来制备细胞膜？
哺乳动物成熟红细胞无细胞核和各种细胞器。
一、细胞膜成分的探究
3.磷脂的结构：
思考: 请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上分布的模型。
一、细胞膜成分的探究
3.磷脂的结构：
思考: 请根据磷脂分子的特点猜测其在空气与水界面上分布的模型。
磷脂分子在空气与水界面上分布的模型
思考: 同学们尝试着大胆的推测和想象一下如果在细胞膜的两侧都有水的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
一、细胞膜成分的探究
3.磷脂的结构：
思考: 同学们尝试着大胆的推测和想象一下如果在细胞膜的两侧都有水的环境中，磷脂分子在细胞膜中可能是怎样排布的呢？
水
水
水
水
亲水的“头部”与水接触，疏水的“尾巴”远离水
一、细胞膜成分的探究
4.荷兰科学家戈特和格伦德尔：
(1)实验过程：
从红细胞膜中提取脂质，在空气—水界面上铺成单分子层，测得单层分子的面积恰为红细胞的表面积的2倍。
S1
S2
(2)实验结论：
细胞膜中的磷脂分子必然排列成连续的两层。
思考: 如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？
一、细胞膜成分的探究
4.荷兰科学家戈特和格伦德尔：
思考: 如果用其他细胞膜做实验，数量关系还是2倍吗？
用丙酮从人的胰岛B细胞中提取脂质，在空气和水的界面铺展成单层，测得单分子层的面积应 （“大于”、“等于”或“小于”）胰岛B细胞表面积的2倍。原因是？
大于
胰岛B细胞中除细胞膜外，还有核膜和各种细胞器膜，它们的膜中都含有磷脂分子。
一、细胞膜成分的探究
5.英国学者丹尼利和戴维森：
实验：细胞的表面张力明显低于油—水界面的表面张力。
（人们已经发现了油脂滴表面如果附有蛋白质成分则表面张力会降低）
细胞膜除含脂质分子外，可能还附有蛋白质
推测：
↓
一、细胞膜成分的探究
欧文顿对植物细胞进行了上万次的实验
1985年
科学家分离出红细胞膜
20世纪初
戈特和格伦德尔提取红细胞脂质平铺
1925年
丹尼利和戴维森
1935年
推测细胞膜由脂质组成
得知细胞膜中有磷脂和胆固醇，磷脂含量最多
推断细胞膜中的磷脂分子为连续的两层
推测细胞膜除脂质分子外，可能还有蛋白质
一、细胞膜成分的探究
膜成分的小结
脂质
主要是磷脂，动物细胞膜还有胆固醇。
>
蛋白质
功能主要由蛋白质来承担。功能越复杂，蛋白质的种类和数量越多。
>
糖类
糖蛋白（糖＋蛋白质）
作用：保护、润滑和识别
糖脂（糖＋脂质）
>
二、细胞膜结构的探究
1.20世纪40年代：
有学者推测脂质两边各覆盖着蛋白质。
2.1959年：罗伯特森实验
→电镜下细胞膜呈暗-亮-暗三层结构
↓
提出假说：生物膜是由蛋白质-脂质-蛋白质三层结构构成，他把细胞膜描述为静态的统一结构。
二、细胞膜结构的探究
20世纪60年代以后，人们对这一模型的异议增加了，不少科学家对于生物膜是静态的观点提出质疑。
膜静态模型不能解释下列现象：细胞的生长、分裂、变形虫的变形运动等现象都是难以实现的。
3.20世纪60年代：
二、细胞膜结构的探究
实验方法：荧光标记法
4.人—鼠细胞融合实验：
1970年，弗雷和埃迪登( Frye 和 Edidin ）等科学家用发绿色荧光的染料标记小鼠细胞表面的蛋白质分子，用发红色荧光的染料标记人细胞表面的蛋白质分子，将小鼠细胞和人细胞融合。
融合细胞
细胞
融合
37℃
40min
正在融合的细胞
红色荧光染料标记膜蛋白
绿色荧光染料标记膜蛋白
人细胞
小鼠细胞
细胞膜具有流动性。
实验结论：
二、细胞膜结构的探究
5.冰冻蚀刻技术：
物理科学家将标本用干冰等冰冻，在低温下用冷刀将细胞膜切开，升温后暴露两层磷脂之间的断裂面（冰冻蚀刻法），发现蛋白质在膜中的分布情况。
思考: 冰冻蚀刻实验证明蛋白质是如何排布的，有何特点？
蛋白质镶嵌、嵌入或贯穿于磷脂双分子层中。体现了膜结构内外的不对称性，不同上述蛋白质排列结构。
二、细胞膜结构的探究
6.流动镶嵌模型：
1972年桑格(S.J.Singer)和尼克森(G.Nicolson)提出了新的生物膜模型——流动镶嵌模型，为多数人所接受。
三、流动镶嵌模型的基本内容
1.细胞膜的组成
2.细胞膜的基本支架
3.蛋白质分子存在形态
主要由蛋白质和脂质组成
磷脂双分子层
部分嵌入的蛋白质
贯穿的蛋白质
镶在表面的蛋白质
全部嵌入的蛋白质
体现膜结构的不对称性
三、流动镶嵌模型的基本内容
磷脂分子
磷脂双分子层
（基本支架）
蛋白质分子
（以不同的方式镶嵌在磷脂双分子层中）
糖蛋白
糖脂
（识别、信息传递）糖被
细胞膜外
细胞膜内
一层生物膜
＝一层磷脂双分子层
＝两层磷脂分子
其内部是磷脂分子的疏水端，水溶性分子或离子不能自由通过，具有屏障作用。
三、流动镶嵌模型的基本内容
①有的镶嵌在磷脂双分子层表面（镶嵌）
②有的部分或全部嵌入磷脂双分子层中（嵌入）
③有的贯穿于整个磷脂双分子层（贯穿）
-----膜的基本支架
磷脂双分子层
蛋白质分子
流动镶嵌模型基本内容
糖类
糖蛋白
糖脂
糖被（分布在细胞膜外侧，承担细胞识别、细胞间信息交流的作用）
三、流动镶嵌模型的基本内容
具有流动性
构成膜的 具有流动性，
大多数 也是可以运动的。
磷脂双分子层
蛋白质分子
质壁分离、变形虫运动、胞吞和胞吐、细胞融合、白细胞的吞噬作用等
温度：一定范围内，温度升高，膜流动性 。
加快
结构特点
内容
原因
实例
影响因素
三、流动镶嵌模型的基本内容
具有选择透过性
水分子、被选择的离子和小分子可以通过，
大分子、不被选择的离子和小分子不能通过。
用台盼蓝染色法判断细胞的死活。
功能特点
内容
表现
原因
应用
载体蛋白的种类和数量
三、流动镶嵌模型的基本内容
区别
结构特点：具有流动性
功能特点：选择透过性
联系
膜具有流动性才能表现其选择透过性，如果细胞膜中部分蛋白质充当了载体，运输物质进出细胞，只有它是运动的，才能运输物质。
生物膜的流动性是表现其选择透过性的结构基础
三、流动镶嵌模型的基本内容
细胞膜结构的探索过程，反映了提出假说这一科学方法的作用。科学家首先根据已有的知识信息，提出解释某一生物学问题的一种假说，再进一步观察与实验对已建立的假说进行修正和补充。一种假说最终被接受或被否定，取决于它是否能与以后不断得到的观察和实验结果相吻合！
科学方法
四、细胞膜的功能
将生命物质与外界环境分隔开，产生了原始的细胞，并成为一个相对独立的系统，细胞膜保障了细胞内部环境的相对稳定。
功能①：将细胞与外界环境分隔开。
四、细胞膜的功能
鉴别动物细胞是否死亡常用台盼蓝染液。用它染色时，死细胞会被染成蓝色，而活细胞不会着色。
1.为什么活细胞不能被染色，而死细胞能被染色？
2.据此推测，细胞膜作为细胞的边界，应该具有什么功能？
细胞膜作为细胞的边界，具有控制物质进出细胞的功能。
台盼蓝是细胞不需要的物质，不易通过活的细胞膜；死细胞的细胞膜失去控制物质进出细胞的功能，因此能被染色。
用台盼蓝染液染色后的死细胞和活细胞（放大200倍）
四、细胞膜的功能
核
CO2
细胞
产物
代谢
废物
O2
营 养
物 质
细胞膜
以上说明细胞膜有________性，控制作用是_____的
选择透过
相对
不需的，有害的物质
有些病毒病菌
功能②：控制物质进出细胞。
四、细胞膜的功能
思考：打疫苗时，虽然打的是胳膊，但是大脑皮层能够产生痛觉， 这是为什么呢？
四、细胞膜的功能
激素
血管
靶细胞
内分泌细胞
受体：蛋白质
功能③：进行细胞间的信息交流。
物质传递
四、细胞膜的功能
接触传递
受体：蛋白质
功能③：进行细胞间的信息交流。
四、细胞膜的功能
通道传递
笔记：通道传递不需要细胞膜上的受体
功能③：进行细胞间的信息交流。
习题检测
5
习题检测
1.基于对细胞膜结构和功能的理解，判断下列相关表述是否正确。
(1)构成细胞膜的磷脂分子具有流动性，而蛋白质是固定不动的。
（ ）
(2)细胞膜是细胞的一道屏障，只有细胞需要的物质才能进入，
而对细胞有害的物质则不能进入。 （ ）
(3)向细胞内注射物质后，细胞膜上会留下一个空洞。 （ ）



习题检测
2.细胞膜的特性和功能是由其结构决定的。
下列相关叙述错误的是( )
A.细胞膜的脂质结构使溶于脂质的物质，容易通过细胞膜
B.由于磷脂双分子层内部是疏水的，因此水分子不能通过细胞膜
C.细胞膜的蛋白质分子有物质运输功能
D.细胞的生长现象不支持细胞膜的静态结构模型
B
习题检测
3.在解释不容易理解的陌生事物时，人们常用类比的方法，将陌生的事物与熟悉的事物作比较。有人在解释细胞膜时，把它与窗纱进行类比:窗纱能把昆虫挡在外面，同时窗纱的小洞又能让空气进出。你认为这种类比有什么合理之处，有没有不妥当的地方
把细胞膜与窗纱进行类比，合理之处是说明细胞膜与窗纱一样可以允许一些物质出入，阻挡其他物质出入。这样的类比也有不妥之处。例如，窗纱是一种简单的刚性结构，功能较单纯细胞膜的结构和功能要复杂得多；细胞膜是活细胞的重要组成部分，活细胞的生命活动是一个主动的过程，而窗纱是没有生命的，它只能被动地起作用。
习题检测
4.右下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。
(1)为什么两类药物的包裹位置各不相同
由双层磷脂分子构成的脂质体，两层磷脂分子之间的部分是疏水的，脂溶性药物能稳定地包裹在其中；脂质体的内部是水溶液的环境，能在水中结晶的药物可稳定地包裹其中。
习题检测
4.右下图是由磷脂分子构成的脂质体，它可以作为药物的运载体，将其运送到特定的细胞发挥作用。在脂质体中，能在水中结晶的药物被包在双分子层中，脂溶性的药物被包在两层磷脂分子之间。
(2)请推测:脂质体到达细胞后，药物将如何进入细胞内发挥作用
由于脂质体是磷脂双分子层构成的，到达细胞后可能会与细胞的细胞膜发生融合，也可能会以胞吞的方式进入细胞，从而使药物在细胞内发挥作用。

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